基于层状双氢氧化物(LDHs)结构可重建性, 制备亚硝酸根插层的LDHs。将亚硝酸根插层的LDHs作为新型降铬外加剂掺入水泥, 研究LDHs降铬效率、耐存储性和球磨温度处理条件下的稳定性, 并揭示其还原和固化水泥中可溶性Cr6+的作用机理。结果表明, 与水拌和后LDHs-NO2层间释放的亚硝酸根离子能够快速还原水泥中的Cr6+, 有效降低可溶性Cr6+含量。掺入0.2%(质量分数)LDHs-NO2可使水泥中可溶性Cr6+含量从40.26 mg/kg降至9.36 mg/kg, 同时水泥3 d抗压强度增加约2 MPa。还原后的Cr3+与层板中的Al3+进行离子交换进入LDHs层板, 从而实现稳定的化学固化。亚硝酸根插层LDHs的还原效率优于FeSO4·7H2O, 并且在长时间储存和球磨温度处理条件下仍能保持优异的还原能力。

以废旧锂电池中的LiCoO2正极材料为原料，通过溶解回收其中的Li、Co元素并用于Na0.67Fe0.5Mn0.5O2的改性，成功制备出钠离子电池正极材料Na0.67-1.33xLixCox(Fe0.5Mn0.5)1-2xO2 (x=0、0.035、0.070、0.105、0.140)。X射线衍射(XRD)结果显示，Li+/Co3+可以掺杂到P2-Na0.67Fe0.5Mn0.5O2中形成固溶体，伴随着晶胞参数的变小。X射线光电子能谱(XPS)结果显示Li+/Co3+的掺杂会导致部分Mn3+被氧化为Mn4+，降低了Jahn-Teller效应的影响。电化学测试表明，与原始样相比，改性后的Na0.67Fe0.5Mn0.5O2容量有一定下降，但循环稳定性和倍率性能都有所提高。当掺杂量为0.105时，Na0.53Li0.105Co0.105(Fe0.5Mn0.5)0.79O2电化学性能最好，1 C电流密度时，150圈循环后的容量保持率达到67%，5 C电流密度时的容量可以达到30 mA·h/g。

作为辅助胶凝材料掺入混凝土是废弃玻璃回收利用的途径之一。研究废玻璃粉掺料对砂浆性能影响及作用机理，结果可为该类应用提供指导。本文研究0~0.075 mm、0.075~0.15 mm和0.15~0.3 mm这三组不同粒径废玻璃粉作为辅助胶凝材料对砂浆力学性能及碱硅酸反应(ASR)膨胀作用的影响。研究发现：掺入玻璃粉粒径为0~0.075 mm可将砂浆28 d抗压强度增加5%~15%，ASR膨胀率减小20.2%；掺入玻璃粉粒径为0.15~0.3 mm则使砂浆28 d抗压强度降低5%~8%，ASR膨胀率增加39.7%。采用热重分析、等离子电感耦合、扫描电镜及能谱分析试验对反应产物、孔溶液、微观结构及其元素分布进行检测。分析认为粒径粗的玻璃粉碱骨料活性强，易发生ASR，导致膨胀率增加；粒径细的火山灰活性强，发生火山灰反应生成了膨胀率低的低钙硅比水化硅酸钙凝胶，该产物不仅会吸收Na+、K+，从而减少用于发生ASR的反应物含量，而且更密实，有利于降低孔隙率，减少水的渗透,提高抗压强度并抵抗膨胀压。

激光干涉引力波探测器是一台腔增强的迈克尔逊干涉仪。它的五个长度自由度的控制系统是其中很重要的一部分。对自由度之间的锁定矩阵及耦合特性的分析有助于控制系统的改进。本文实验上测量了功率循环迈克尔逊干涉仪的信号响应的增强因子以及锁定矩阵。信号响应增强了15 dB, 与预期符合较好。锁定矩阵中共模自由度对差模误差信号影响不大, 但是差模自由度对共模误差信号影响较大, 可能是因为只反馈到了其中一臂导致的, 这将在下一步的实验中改进。

硼碳氮(BCN)多孔材料因其具有高的比表面积、优异的化学稳定性而被认为是一种优异的吸附材料。本文以废弃椰壳、硼酸(H3BO3)和尿素(CO(NH2)2)为原料, 采用冷冻干燥法制备多孔生胚, 并在NH3气氛下通过高温固相反应法在不同的反应温度下合成BCN多孔材料。结果表明, 随着反应温度的升高, BCN多孔材料孔径逐渐变大, 当反应温度为950 ℃时平均孔径为2.1 nm。将BCN多孔材料用于吸附水中孔雀石绿(MG)有机染料, 其最大吸附量可达1 239.8 mg·g-1, 5次循环再生后吸附量平均值仍高达1 138.6 mg·g-1, 说明BCN多孔材料具有优异的循环吸附性能。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系。结果表明, BCN多孔材料的吸附与准二级吸附动力学模型吻合, 其对MG的吸附属于均匀表面单层分子的Langmuir等温吸附。BCN多孔材料展现出优异的吸附能力, 是一种非常有应用前景的新型吸附剂。

以乙酸锂和钛酸丁酯为锂源和钛源, 十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板, 采用溶胶-凝胶法, 通过焙烧得到添加CTAB的锂钛化合物(Li4Ti5O12), 经过盐酸酸洗, 制备出锂钛离子筛(H4Ti5O12, HTO)。经过热重分析(TG-DTG)、X射线(XRD)、扫描电镜(SEM)、接触角及性能测试, 考察了锂钛离子筛的晶相、形貌及时间对吸附容量的影响。对比CTAB的加入量, 0.1 g的CTAB的离子筛前驱体杂质更少, 晶相比较纯。HTO准二级动力学相关系数R2(0.997 24)大于准一级动力学相关系数R2(0.984 35), 该吸附过程符合化学吸附。HTO在Li+溶液中24 h的吸附容量达到24.44 mg/g, 经过8次吸附脱附后, 吸附容量仍保持在23.68 mg/g, 仅降低3.1%。因此, HTO有良好的循环吸附性能和稳定性, 具有很广阔的市场前景。

锂离子电池因其能量密度高、循环性能好、自放电低等优势在各个领域得到了广泛的应用。近年来, 退役三元锂离子电池数量急剧增长, 从保护环境和节约资源的角度来看, 开展退役锂离子电池回收再生工艺研究是必要的。本文综述了退役三元锂离子电池回收再生技术的研究现状, 指出对衰减程度不同的锂电池正极材料需采取灵活的梯级回收工艺路线, 并详细介绍了退役锂电池正极材料的湿法冶金回收工艺和物理法修复再生技术, 分析了它们的优缺点和存在的技术难点。最后, 展望了退役锂离子电池回收利用的前景和发展方向。

在激光选区熔化技术中,激光-粉末的相互作用会对粉末特性产生重大影响,而在粉末循环使用过程中粉末特性的变化规律和演变机理尚不明确。本文利用激光粒度仪、扫描电子显微镜、能量色散型光谱仪研究了激光选区熔化粉末的粒径、物理特性、表面形貌、元素含量、微观组织在循环使用过程中的变化规律。研究结果表明:随着316L不锈钢粉末循环使用次数的增加,粉末的粒径分布、形貌、表面成分、表面微观组织和氧化程度都发生了较大变化;粉末的堆积特性如松装密度、振实密度、流动性也发生了不同程度的变化;另外,循环使用的粉末颗粒表面生成了富含硅、锰元素的圆形氧化斑点。本文将循环粉末中的异形颗粒分为两类——激光诱导熔池溅射颗粒和气体夹带诱导异形颗粒,并详细讨论了两类异形颗粒的形成机理。本文研究结果表明316L奥氏体不锈钢在循环使用过程中会产生弱磁性粉末颗粒。

粉末利用能力较低是采用粉末材料进行激光熔化沉积时面临的主要问题之一, 如能将未完全熔化沉积的粉末材料进行循环再利用, 则可以大幅度提高该技术的粉末利用能力, 降低生产成本, 提升环境效益。因此, 为明确四喷嘴同轴送粉激光熔化沉积中的粉末循环再利用能力, 本文以薄壁结构件为对象, 分析了不同循环利用次数的316L粉末对薄壁结构件表面粗糙度、微观组织、显微硬度及拉伸强度的影响。结果表明：在循环利用5次范围内, 不同循环利用次数的粉末所加工的薄壁结构沉积层均无明显裂纹、气孔等缺陷, 微观组织由柱状枝晶和等轴枝晶组成, 粉末循环利用次数也未对晶粒大小产生影响; 薄壁结构沉积层的表面粗糙度、拉伸强度及显微硬度也并未因粉末的多次循环利用而发生显著的变化。四喷嘴同轴送粉激光熔化沉积中, 316L粉末可以进行一定程度的循环利用, 在循环5次范围内, 其加工的薄壁结构件的形性质量均未有明显变化。